[go: up one dir, main page]

SU972158A1 - Method of producing vacuum in receiver - Google Patents

Method of producing vacuum in receiver Download PDF

Info

Publication number
SU972158A1
SU972158A1 SU813271075A SU3271075A SU972158A1 SU 972158 A1 SU972158 A1 SU 972158A1 SU 813271075 A SU813271075 A SU 813271075A SU 3271075 A SU3271075 A SU 3271075A SU 972158 A1 SU972158 A1 SU 972158A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
temperature
vessel
recipient
refrigerant
coil
Prior art date
Application number
SU813271075A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Васильевич Холод
Владимир Борисович Юферов
Валерий Борисович Нестеренко
Виктор Петрович Смазной
Original Assignee
Предприятие П/Я В-8851
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я В-8851 filed Critical Предприятие П/Я В-8851
Priority to SU813271075A priority Critical patent/SU972158A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU972158A1 publication Critical patent/SU972158A1/en

Links

Landscapes

  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВАКУУМА В РЕЦИПИЕНТЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(54) METHOD FOR OBTAINING A VACUUM IN A RECIPIENT AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

1one

Изобретение относитс  к вакуумной технике , а именно - к способам циклического получени  чистого безмасл ного вакуума с помощью криогенных конденсационных насосов.The invention relates to vacuum technology, namely to methods for cyclically producing a clean, oil-free vacuum using cryogenic condensing pumps.

Известен способ получени  вакуума в реципиенте путем конденсации откачиваемого газа на охлаждаемой низкотемпературной поверхности 1.A known method of obtaining vacuum in the recipient by condensation of the pumped gas on the cooled low-temperature surface 1.

Недостатком известного способа  вл ютс  большие расходы криоагента (жидкого гели ) при конденсации, которые примерно составл ют 140 л/м откачиваемого газа. Это обусловлено тем, что при охлаждении низкотемпературной откачивающей поверхности используетс  только теплота испарени  жидкого гели  (5 кал/г), а холод, заключенный в парах последнего ( 53 кал/г при 4,2-42 К), не используетс .The disadvantage of the known method is the high consumption of the cryoagent (liquid helium) during condensation, which is approximately 140 l / m of the pumped gas. This is due to the fact that when the low-temperature pumping surface is cooled, only the heat of evaporation of the liquid gel (5 cal / g) is used, and the cold enclosed in the vapor of the latter (53 cal / g at 4.2-42 K) is not used.

Известен также способ получени  вакуума в реципиенте путем конденсации откачиваемого газа на низкотемпературной и высокотемпературной поверхност х, охлаждаемых соответственно жидким криоагентом и его парами. При откачке части газа на низкотемпературной поверхности испар етс  жидкий гелий, пары которого затемThere is also known a method of obtaining vacuum in the recipient by condensing the pumped gas on low-temperature and high-temperature surfaces, cooled respectively by a liquid cryoagent and its vapors. When pumping a part of the gas, liquid helium evaporates on the low-temperature surface, the vapors of which then

используютс  дл  конденсации основной массы газа на высокотемпературной поверхности , что и позвол ет примерно на пор док сократить расход криоагента.They are used to condense the main mass of gas on the high-temperature surface, which allows reducing the consumption of the cryogenic agent by about an order of magnitude.

Однако этот способ характеризуетс  невозможностью повторной его реализации с указанной выше экономичностью, например, при циклическом получении вакуума в реципиенте . Это обусловлено тем, что высока  экономичность при способе достигаетс  заHowever, this method is characterized by the impossibility of its re-implementation with the above efficiency, for example, when cyclically obtaining a vacuum in the recipient. This is due to the fact that high efficiency with the method is achieved for

10 счет ограничени  количества жидкого гели , подаваемого дл  охлаждени  низкотемпературной поверхности из внешнего источника криоагента (сосуда Дьюара). Реализовать это возможно только в первом цикле получени  вакуума в реципиенте. В10 by limiting the amount of liquid gel supplied to cool the low-temperature surface from an external source of the cryogenic agent (Dewar vessel). This can be realized only in the first cycle of obtaining a vacuum in the recipient. AT

15 последующих циклах низкотемпературна  поверхность будет охлаждатьс  большим количеством накопленного ранее криоагента , что не позвол ет производить регулирование количества последнего. Это приво2Q дит к соответствующему увеличению расхода жидкого гели .For the next 15 cycles, the low-temperature surface will be cooled by a large amount of the previously accumulated cryogenic agent, which does not allow the amount of the latter to be controlled. This leads to a corresponding increase in the flow rate of liquid gels.

Claims (2)

Известно устройство дл  осуществлени  указанного выше, способа, содержащее корпус и размещенные в нем сосуд с низкотемпературной поверхностью и змеевик с высокотемпоратурной поверхностью. Така  конструкци  устройства позвол ет сократить расход жидкого гели  до пор дка по сравнению с известными крионасосами, использующими дл  конденсации откачиваемого газа только теплоту испарени  криоагента (дл  жидкого гели  равную 5 кал/т). Это объ сн етс  тем, что в крионасосе сосуд дл  криоагента охлаждаетс  жидким гелием, подаваемым из внешнего источника криоагента (сосуда Дьюара), а змеевик - только парами криоагента, образующимис  как во врем  предварительного охлаждени  сосуда от начальной до рабочей температуры, так и во врем  конденсации на поверхности сосуда части откачиваемого газа. При этом змеевик воспринимает на себ  основную тепловую нагрузку со стороны конденсируемого газа (70-95%) 2. Недостатком известного устройства  вл етс  невозможность осуществлени  циклической откачки реципиента с малым расходом криоагента без удалени  последнего из сосуда дл  криоагента перед последующим циклом откачки реципиента, что в свою очередь св зано с непроизводительными потер ми криоагента. Цель изобретени  - повышение экономичности при циклическом получении вакуума в реципиенте. Указанна  цель достигаетс  тем, что откачиваемый газ перед конденсацией раздел ют на два потока, один из которых конденсируют на низкотемпературной поверхности , а другой - на высокотемпературной, причем соотношение расходов потоков определ ют из следующего неравенства: GLi/Q-2 ГИ/СР (Т-TO), гдеГн -теплота испарени  хладагента; То-температура кипени  хладагента, Т - текуща  максимальна  температура высокотемпературной поверхнос ти; Ср - теплоемкость паров хладагента. Устройство дл  реализации способа снабжено размещенной внутри сосуда герметичной камерой, а змеевик расположен с зазором относительно внутренней поверхности камеры и образует замкнутую полость, св занную через запорно-регулирующее устройство с камерой и при помощи вакуумпровода с реципиентом. На чертеже изображено устройство дл  осуществлени  способа. Устройство дл  получени  вакуума содержит корпус 1 и размещенные в нем сосуд 2 с низкотемпературной поверхностью и змеевик 3 с высокотемпературной поверхностью . Устройство снабжено также размещенной внутри сосуда 2 герметичной камерой 4. Змеевик 3 расположен с зазором относительно внутренней поверхности камеры 4 и образует замкнутую полость 5, св занную через запорно-регулирующее устройство 6 с камерой 4 и при помощи вакуумпровода 7 с реципиентом. Полость 5 соединена с камерой 4 отверстием 8. Дл  подсоединени  к реципиенту корпус 1 снабжен форвакуумным 9 и высоковакуумным 10 клапанами. Запорно-регулирующее устройство 6 снабжено управл ющим механизмом 11. На выходе змеевика 3 размещен термометр 12. Способ осуществл ют следующим образом . После откачки полости корпуса 1 заполн ют резервуар жидким азотом. Затем из внешнего источника хладагента в сосуд 2 подают жидкий гелий, перед этим необходимо выход змеевика 3 подсоединить к газгольдеру. Во врем  предварительного охлаждени  сосуда 2 и герметичной камеры 4 испар етс  значительное количество жидкого гели . Этого количества гели , превращенного в пар, хватает не только дл  предварительного охлаждени  змеевика 3, но и дл  конденсации части откачиваемого из реципиента газа. Дл  этого с помощью запорно-регулирующего устройства 7 закрывают отверстие 8 и открывают клапан 9. Поступающий из реципиента газ будет при этом конденсироватьс  на наружной поверхности змеевика 3 (сначала в жидкую фазу, затем в твердую). После охлаждени  сосуда 2 и герметичной камеры 4 до 4,2 К и начала накоплени  хладагента в сосуде 2 интенсивное испарение жидкого гели  прекращаетс , о чем можно судить по показани м термометра 12, установленного на выходе змеевика 3 и показывающего температуру отход щих паров гели , а также по уменьшению быстроты откачки газа из реципиента. С помощью управл ющего механизма 11 (вручную или автоматически ) запорно-регулирующее устройство 7 устанавливаетс  в такое положение, при котором через отверстие 8 проходит поток откачиваемого газа, например Qi 10 л/с, конденсаци  которого на внутренней поверхности герметичной камеры 4 (омываемой с наружной стороны жидким гелием) совместно с паразитными теплоподводами к сосуду 2 испар ет жидкий гелий в сосуде 2 в количестве, достаточном дл  конденсации на поверхности змеевика, охлаждаемого только парами гели , потока откачиваемого газа Q2 190 л/с. Таким образом, внутренн   поверхность герметичной камеры 4 также представл ет собой низкотемпературную поверхность, а наружна  поверхность змеевика 3 - высокотемпературную поверхность. Во врем  работы крионасоса температура низкотемпературной поверхности посто нна и определ етс  типом используемого хладагента (4,2 К дл  жидкого гели ), температура же высокотемпературной поверхности переменна и определ етс  как сортом откачиваемого газа, так и его давлением в момент откачки. При откачке азота она измен етс  от 77,4 К (при 760 торр) до 34 К (при ЮЗ торр) и ниже. Зна  зависимость давлени  насыщенных паров откачиваемого газа от температуры, в крионасосе, реализующем описываемый способ получени  вакуума, можно поддерживать соотношение потоков Q 1 и Q2 (конденсируемых соответственно на низкотемпературной и высокотемпературной поверхност х), не превыщающем отнощени  теплоты испарени  используемого хладагента к произведению теплоемкости паров хладагента на разность температур отход щих паров хладагента и температуры кипени  последнего ( ГН/СР (т- То). Причем необходимую температуру отход щих паров хладагента определ ют с помощью термометра 12. Знак неравенства в соотношение вводитс  по той причине, что в любом реальном устройстве существуют паразитные теплоподводы к сосуду 2 дл  хладагента из-за радиационного излучени  более теплых окружающих поверхностей, теплопроводности газа и материала подвесок и т.д., не св занные непосредственно с конденсацией откачиваемого газа, но тем не менее генерирующие пары хладагента в сосуде 2, причем эти пары, охлажда  змеевик 3 и конденсиру  откачиваемый газ, производ т полезную работу. Процесс откачки реципиента с помощью двух охлаждаемых низкотемпературной и высокотемпературной поверхностей следует продолжать до 760-10 торр. При переходе к молекул рному режиму течени  откачиваемого газа целесообразно перейти к конденсации последнего только на низкотемпературной поверхности - днище сосуда 2 дл  хладагента. Дл  этого закрывают клапан 9 и открывают клапан 10, при этом крионасос переходит в режим высоковакуумной и сверхвысоковакуумной откачки ( торр и ниже). При необходимости осуществлени  последующего цикла откачки реципиента, например , от атмосферного давлени , последовательность выполнени  операций немногим отличаетс  от первого цикла. Таким образом, эксплуатаци  устройства по предлагаемому способу при циклической откачке реципиента позвол ет резко сократить расход жидкого хладагента. Формула изобретени  1.Способ получени  вакуума в реципиенте путем конденсации откачиваемого газа на низкотемпературной и высокотемпературной поверхност х, охлаждаемых соответственно жидким хладагентом и его парами , отличающийс  тем, что, с целью повышени  экономичности при циклическом получении вакуума в реципиенте, откачиваемый газ перед конденсацией раздел ют на два потока, один из которых конденсируют на низкотемпературной поверхности, а другой - на высокотемпературной, причем соотношение расходов потоков определ ют из следующего неравенства; Q.JQL2 (Т-Тр) где ГУ,-теплота испарени  хладагента; То -температура кипени  хладагента; Т -текуща  максимальна  температура высокотемпературной поверхности Ср-теплоемкость паров хладагента. 2.Устройство дл  получени  вакуума в реципиенте, содержащее корпус и размещенные в нем сосуд с низкотемпературной поверхностью и змеевик с высокотемпературной поверхностью, отличающеес  тем, что устройство снабжено размещенной внутри сосуда герметичной камерой, а змеевик расположен с зазором относительно внутренней поверхности камеры и образует замкнутую полость, св занную через запорно-регулирующее устройство с камерой и при помощи вакуумпровода с реципиентом. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 545768, кл. F 04 В 37/08, 1974. A device for accomplishing the above is known, a method comprising a body and a vessel with a low-temperature surface and a coil with a high-temperature surface located therein. This design of the device reduces the flow rate of liquid helium to an order of magnitude compared with known cryopumps, which use only the heat of evaporation of the cryoagent for condensation of the pumped gas (for liquid helium, equal to 5 cal / ton). This is due to the fact that in a cryopump the cryogenic vessel is cooled with liquid helium supplied from an external source of the cryogenic agent (Dewar vessel), and the coil is only cooled during the pre-cooling of the vessel from the initial to the operating temperature and during condensation on the surface of the vessel portion of the pumped gas. In this case, the coil receives the main heat load from the condensed gas (70-95%) 2. A disadvantage of the known device is the impossibility of cycling the recipient with a low flow rate of the cryoagent without removing the latter from the cryoagent container before the recipient’s next pumping cycle is removed. the turn is associated with the unproductive losses of the cryoagent. The purpose of the invention is to increase the efficiency with cyclical vacuum in the recipient. This goal is achieved by separating the pumped gas before condensation into two streams, one of which is condensed on a low-temperature surface and the other on a high-temperature one, the flow ratio being determined from the following inequality: GLi / Q-2 GI / CP (T -TO) where HH is the heat of evaporation of the refrigerant; That is the boiling point of the refrigerant, T is the current maximum temperature of the high-temperature surface; Cp is the heat capacity of the refrigerant vapor. A device for implementing the method is provided with a sealed chamber placed inside the vessel, and the coil is located with a gap relative to the inner surface of the chamber and forms a closed cavity connected through a locking and regulating device to the chamber and using a vacuum line to the recipient. The drawing shows a device for implementing the method. The apparatus for producing a vacuum comprises a housing 1 and a vessel 2 with a low-temperature surface and a coil 3 with a high-temperature surface placed therein. The device is also provided with an airtight chamber 4 placed inside the vessel 2. The coil 3 is located with a gap relative to the inner surface of the chamber 4 and forms a closed cavity 5 connected through a locking and regulating device 6 to the chamber 4 and using a vacuum line 7 to the recipient. The cavity 5 is connected to the chamber 4 by an opening 8. For connection to the recipient, the housing 1 is provided with a forevacuum 9 and a high-vacuum 10 valve. The locking and regulating device 6 is equipped with a control mechanism 11. A thermometer 12 is placed at the output of the coil 3. The method is carried out as follows. After pumping out the cavity of the housing 1, the tank is filled with liquid nitrogen. Then, liquid helium is supplied from the external source of the refrigerant to the vessel 2, before this it is necessary to connect the output of the coil 3 to the gas-holder. During pre-cooling of the vessel 2 and the sealed chamber 4, a significant amount of liquid helium is evaporated. This amount of gels, converted into steam, is enough not only to pre-cool the coil 3, but also to condense a portion of the gas pumped out from the recipient. For this, using the locking control device 7, close the opening 8 and open the valve 9. The gas coming from the recipient will then condense on the outer surface of the coil 3 (first into the liquid phase, then into the solid). After cooling the vessel 2 and the sealed chamber 4 to 4.2 K and the beginning of accumulation of the refrigerant in the vessel 2, intensive evaporation of the liquid helium stops, as can be seen from the readings of the thermometer 12 installed at the outlet of the coil 3 and showing the temperature of the helium vapor vapor, also to reduce the speed of pumping gas from the recipient. Using the control mechanism 11 (manually or automatically), the locking-regulating device 7 is set in such a position that the flow of pumped gas passes through the opening 8, for example Qi 10 l / s, which condenses on the inner surface of the sealed chamber 4 (washed from the outside liquid helium) together with parasitic heat supply to vessel 2 evaporates liquid helium in vessel 2 in an amount sufficient to condense on the surface of the coil cooled only by helium vapor the flow of pumped gas Q2 190 l / s. Thus, the inner surface of the sealed chamber 4 is also a low-temperature surface, and the outer surface of the coil 3 is a high-temperature surface. During the cryopump operation, the temperature of the low-temperature surface is constant and determined by the type of refrigerant used (4.2 K for liquid helium), while the temperature of the high-temperature surface is variable and is determined by both the type of pumped gas and its pressure at the time of pumping. When pumping nitrogen, it varies from 77.4 K (at 760 Torr) to 34 K (at SW Torr) and below. By knowing the dependence of the saturated vapor pressure of the pumped gas on the temperature, in a cryopump using the described method of obtaining vacuum, it is possible to maintain the flow ratio Q 1 and Q2 (condensed, respectively, on low-temperature and high-temperature surfaces), not exceeding the ratio of the heat of evaporation of the refrigerant used to producing heat capacity of vapor used to produce heat from the vapor on the temperature difference between the refrigerant exhaust vapor and the boiling point of the latter (GN / CP (t – T0). Moreover, the required temperature of the exhaust n The aces of the refrigerant are determined with the help of a thermometer 12. The inequality sign is entered into the ratio for the reason that in any real device there are parasitic heat leads to the refrigerant vessel 2 due to radiation of warmer surrounding surfaces, thermal conductivity of the gas and suspension material, etc. ., not directly related to the condensation of the pumped gas, but nevertheless generating refrigerant vapors in vessel 2, these vapors cooling the coil 3 and the condenser with the pumped gas do useful work. The process of pumping the recipient using two cooled low-temperature and high-temperature surfaces should be continued to 760-10 Torr. When switching to the molecular mode of flow of the pumped gas, it is advisable to proceed to the condensation of the latter only on a low-temperature surface - the bottom of the vessel 2 for the refrigerant. To do this, close the valve 9 and open the valve 10, while the cryopump goes into high vacuum and ultrahigh vacuum pumping (torr and below). If it is necessary to carry out a subsequent pumping cycle of the recipient, for example, from atmospheric pressure, the sequence of operations is slightly different from the first cycle. Thus, the operation of the device according to the inventive method during cyclic pumping of the recipient makes it possible to drastically reduce the flow rate of the refrigerant liquid. Claim 1. The method of obtaining vacuum in the recipient by condensing the pumped gas on the low-temperature and high-temperature surfaces, cooled respectively by a liquid refrigerant and its vapors, characterized in that, in order to increase the economy during cyclic vacuum in the recipient, the pumped-out gas before condensation splits into two streams, one of which is condensed on a low-temperature surface, and the other on a high-temperature one, with the ratio of flow rates determined from present inequalities; Q.JQL2 (T-Tr) where ГУ, is the heat of evaporation of the refrigerant; That is the boiling temperature of the refrigerant; T-current is the maximum temperature of the high-temperature surface Cp is the heat capacity of the refrigerant vapor. 2. A device for obtaining a vacuum in the recipient, comprising a housing and a vessel with a low-temperature surface and a coil with a high-temperature surface placed in it, characterized in that the device is provided with an airtight chamber placed inside the vessel, and the coil is located with a gap relative to the inside surface of the camera and forms a closed cavity connected through a locking device with a chamber and by means of a vacuum tube with a recipient. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 545768, cl. F 04 B 37/08, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР № 773308, кл. F 04 В 37/08, 1977.2. USSR author's certificate number 773308, cl. F 04 B 37/08, 1977.
SU813271075A 1981-04-03 1981-04-03 Method of producing vacuum in receiver SU972158A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813271075A SU972158A1 (en) 1981-04-03 1981-04-03 Method of producing vacuum in receiver

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813271075A SU972158A1 (en) 1981-04-03 1981-04-03 Method of producing vacuum in receiver

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU972158A1 true SU972158A1 (en) 1982-11-07

Family

ID=20951678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813271075A SU972158A1 (en) 1981-04-03 1981-04-03 Method of producing vacuum in receiver

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU972158A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102322411A (en) * 2011-09-01 2012-01-18 南京钢铁股份有限公司 Method and device for discharging pre-cooled liquid in cryogenic liquid pump

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102322411A (en) * 2011-09-01 2012-01-18 南京钢铁股份有限公司 Method and device for discharging pre-cooled liquid in cryogenic liquid pump
CN102322411B (en) * 2011-09-01 2013-05-29 南京钢铁股份有限公司 Method and device for discharging pre-cooled liquid in cryogenic liquid pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11333404B2 (en) Cryogenic cooling system
US7121116B2 (en) Method and device for producing oxygen
US3485054A (en) Rapid pump-down vacuum chambers incorporating cryopumps
RU94046343A (en) Method and facility for cooling fluid medium, such as for liquifying natural gas
KR860006681A (en) High Purity Nitrogen and Oxygen Gas Production Equipment
JP2013531773A (en) Gas liquefaction system and method
JPS6449882A (en) Freezing drier
CN101936642A (en) A Semiconductor Refrigeration Vacuum Freeze Dryer Realizing Energy Recovery
SU972158A1 (en) Method of producing vacuum in receiver
WO1988008507A1 (en) Helium dilution refrigeration system
US3155310A (en) Method of producting a vacuum
JPH0610342B2 (en) Vacuum deposition equipment
US3164320A (en) Vacuum pumping system
CN108591824B (en) System for preparing stable low-temperature cold source and method for obtaining low-temperature substances
US3310955A (en) Liquid hydrogen refrigeration
US2824433A (en) Method of separating gas-mixtures in a rectifying column
SU1344939A1 (en) Vacuum cryopump method of operation
SU992813A2 (en) Cryogenic condensation pump
CN221763881U (en) Filling, separating, purifying and recycling system
SU691600A1 (en) Two-stage cryogenic vacuum pump
JPH0642459A (en) Cryopump
Babiichuk et al. Continuous adsorption refrigerator for producing temperatures below 1 K
Zeitz et al. A closed-cycle helium refrigerator for 2.5 K
Novichkova et al. He3 cryostat
Chester et al. A Miniature Helium Liquefier-Cryostat of Cascade Type